小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究
含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真
含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真董旭柱1，雷金勇1，饶宏1，黄晓东2，刘怡1，李鹏3（1.南方电网科学研究院，广州 510080；2.南方电网调峰调频发电公司，广州 510630；3.天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室，天津 300072）摘要：光伏发电是指利用光伏电池板将太阳光能转化为电能的直接发电方式。
近年来，太阳能光伏发电已成为一种重要的分布式发电形式。
与此同时，光伏发电受光照和温度等外界条件的影响较大，其功率输出具有较强的间歇性和随机性，因此实际中通常需要配置一定的储能装置以改善整个系统的动态和静态特性。
通过对光伏-蓄电池混合发电系统进行暂态建模与仿真研究，分析了储能在光伏发电中的作用。
关键词：光伏发电；储能技术；混合仿真系统；最大功率点追踪；建模Modeling and Simulation of Grid-connected HybridPhotovoltaic/Battery Distributed Generation SystemDONG Xuzhu1, LEI Jinyong1, RAO Hong1,HUANG Xiaodong2, LIU Yi1, LI Peng3(1.Electric Power Research Institute, CSG, Guangzhou 510080, China; 2.China Southern Power GridPower Generation Company, Guangzhou 510630, China; 3.Key Laboratory of Power SystemSimulation and Control of Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China)Abstract: Photovoltaic (PV) generation is the technique which uses photovoltaic cell to convert solar energy to electric energy. Nowadays, PV generation is developing increasingly fast as a renewable energy source. However, the disadvantage of PV generation is intermittent for depending on weather conditions. Thus, the battery energy storage is necessary to help to get a stable and reliable output from PV generation system for loads and to improve both steady and dynamic behaviors of the whole generation system. The paper analyses the role of energy storage in photovoltaic generation system based on the modeling and simulation of grid-connected hybrid photovoltaic/battery distributed generation.Keywords: photovoltaic generation, energy storage technology, hybrid simulation, maximum power point tracking, modeling作者简介：董旭柱（1970—），男，陕西人，高级工程师，博士，从事智能电网方面的研究和管理工作；E-mail: dongxz@1 引言寻求新型能源、实现洁净无污染且可再生发电，是人类社会持续健康发展的迫切需求。
新能源汽车电池充电与放电控制系统
新能源汽车电池充电与放电控制系统随着社会的不断发展，新能源汽车已经逐渐成为人们关注的焦点。
其中，电动汽车作为新型的出行方式，其电池充电和放电控制系统的研究也在不断深入。
本文就新能源汽车电池充电与放电控制系统进行探讨。
一、电池充电原理电池充电是指将原先被用过的电池内的电荷全部或部分地恢复，使电池重新获得储能能力的过程。
电动汽车电池充电方式分为交流充电和直流充电两种。
交流充电是将电能由电网供给充电器，由充电器将电能转换为交流电供电给电动汽车电池；而直流充电是由充电桩将电能转换为直流电，直接供应给电动汽车电池充电。
电动汽车电池充电需要注意的是，充电过程中要严格控制电流和电压，以确保电池正常充电，不会烧毁电池或者对充电设备产生危险。
因此，电动汽车电池充电系统必须具备合理的控制策略和系统保护措施，确保安全性能。
二、电池放电原理电池放电是指电池将其内部储存的电荷释放出来，通过电流进行空气/液体电池等方向的运动，转换为机械或其他形式的能量，用于电动汽车驱动。
电动汽车电池放电方式分为直流放电和交流放电两种。
直流放电是将电池内储存的能量通过电路转化为直流电能输出到驱动电机；而交流放电是将电池内储存的能量转换为交流电输出到电机，然后利用电子器件进行同步和波形调制，驱动电机进行正常运转。
电动汽车电池放电需要考虑的是，不同类型的电池在使用状态、放电性质等方面都具备较大的差异性，其放电结束电压、放电曲线等参数也存在变化。
因此，对不同类型的电池放电控制必须进行精细化设计，并合理控制放电速度和电压，以避免电池过早损坏或者驱动电机运行异常。
三、电池充放电控制系统电动汽车电池充放电控制系统是新能源汽车的重要组成部分，它又被称为“电池管理系统（BMS）”。
BMS是电动车电池的核心控制部件，它具备电池状态监测、电池充电与放电控制、安全保护等多重功能，可以实现对电动汽车电池充电和放电的精准控制，以确保电池的正常使用和安全性能。
电池管理系统需要充分考虑电动汽车电池的特征和充放电控制的需求，以设计相应的控制策略和算法。
蓄电池在线监测系统的设计与实现
五、结语 蓄电池质量与性能的好坏影响着整一个电力系统能否 安全稳定的运行，所以在蓄电池的监测工作下不可以有半点 的粗心大意。本文叙述了蓄电池里面比较重要的几项属性 应该如何去进行监测，通过这几项属性的监测才可以确保蓄 电池在安全地运作当中。同时就蓄电池的工作特点进行探 讨，要掌握了特性 才 可 以 更 好 地 进 行 监 测 的 工 作 ，还 对 基 于 GRPS 的新型监测系统进行了阐述。严格地把握好蓄电池监 测的关口，对电力系统的稳定运作、提高蓄电池的工作效率、 延长蓄电池的寿命都有着积极的作用。
四、新型的蓄电池监测系统 目 前 对 于 蓄 电 池 的 维 护，一 般 的 监 测 工 作 就 是 日 常 维 护，如保持蓄电池 的 清 洁 度、检 查 接 触 装 置 或 接 触 口 有 没 有 接触不良的问题、导线的连接是否可靠和定期进行蓄电池的 放电充电等等。除了这些日常的监测工作，还有相当一部分 的工作是需要用专门的监测工作来进行对蓄电池实时或者 离线，以便于及时地发现有问题的有故障的蓄电池。现在随 着电力事业的发展，需要在边远的地区建立变电站。这样无 疑增大了对蓄电 池 的 监 测 工 作，由 于 交 通 等 原 因，技 术 人 员 和监测人员很难实时或者日常对在边远地区变电站的蓄电 池进行详细长时间的监测和维护。所以单单依靠现有的蓄 电池在线监测系统是不能给所有电力系统的安全稳定运行 提供保障的。 下面介绍一种加入了高科技元素的新型蓄电池在线监 测系统，就是把蓄电池的监测建设在在线 GPRS 的基础上，利 用高科技网 络 的 信 息 传 播 速 度 快、支 持 庞 大 数 据 的 高 速 传 输、适时在线，按照 流 量 收 费 等 特 点 去 实 现 电 力 系 统 中 蓄 电 池工作状况的实时监控。一旦蓄电池出现了故障和意外，马 上就会以短信息或者 E － mail 的形式发到维修人员或者监控 人员的手机邮箱里面，这一种及时的反馈可以保证蓄电池监
利用储能系统平抑风电功率波动的仿真研究
利用储能系统平抑风电功率波动的仿真研究一、综述随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，风能作为一种广泛分布且可再生的能源形式，其发电量波动对电网的稳定运行带来了严峻挑战。
风电功率波动不仅会影响电网的电能质量，还可能对电网的调度和控制产生不良影响，甚至可能导致整个电网的崩溃。
如何有效利用储能系统平抑风电功率波动，提高电网的稳定性和可靠性，已经成为当前研究的热点问题。
如抽水蓄能、压缩空气储能、电池储能等，在电力系统中具有调节电网功率、平衡能源供需的重要作用。
通过合理地配置储能系统，可以在风力发电功率较高或较低时，吸收或释放电能，从而实现对风电功率波动的有效平抑。
这种平抑手段对于保障电网的稳定运行、提高电力系统的供电质量具有重要意义。
利用储能系统平抑风电功率波动是提高电网稳定性和可靠性的重要手段之一。
本文将对相关领域的文献进行综述，分析储能系统在平抑风电功率波动方面的研究现状及存在的问题，并探讨未来可能的研究方向和应用前景。
1. 风能作为一种可再生清洁能源，在全球范围内得到了广泛关注和快速发展。
随着全球能源需求的不断增长，传统化石能源的枯竭以及环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了各国政府和企业的高度重视。
风能作为一种可再生清洁能源，在全球范围内得到了广泛关注和快速发展。
风能资源丰富。
我国海岸线长达数千公里，可开发的风能资源储量巨大。
我国地域辽阔，从东北平原到华南沿海，地形复杂多样，风能资源分布广泛，具有较高的开发价值。
风力发电具有清洁环保、可持续发展的特点。
与火力发电相比，风力发电过程中不产生有害气体排放，对环境污染较小，有助于改善大气环境质量。
风力发电作为一种可再生能源，资源丰富且可持续利用，有利于保障国家能源安全。
国家对风力发电产业给予了大力支持。
我国政府出台了一系列政策措施，如加大财政投入、优化电网接入、推动技术创新等，以促进风力发电产业的快速发展。
在政策的推动下，我国风力发电市场呈现出巨大的发展潜力。
风电场建模和仿真研究_1_5
风电场建模和仿真研究Research on Wind Farm Modelingand Simulating(申请清华大学工学硕士学位论文)院（系、所）： 清华大学电机系学 科： 电气工程研 究 生： 孙建锋指 导 教 师: 周双喜教授二零零四年六月关于论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。
(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：中文摘要由于日趋严重的环境与资源问题以及风能利用的成本低廉和技术成熟等原因，风力发电成为电力系统中相对增长最快的新能源发电技术，发展风电成为改善电力系统经济运行极为重要的措施。
近几年，风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大，但风力的随机性和间歇性会对电力系统稳定运行产生一定的影响，因此对于含有风电场的电力系统，需要建立正确的数学模型并对该系统进行仿真分析。
作为分析的基础，本文建立了风速、风电机组和风电场的数学模型。
风电机组的数学模型主要包括风轮机模型、传动机构模型和异步发电机模型，仿真分析了风电机组对于风速四种分量的响应。
风电场模型研究中，考虑到尾流效应和地理位置等因素，风电场中各台风机位置处的风速并不相同，因此研究了风能分布的Jensen模型和Lissaman模型，并以72机的风电场为例计算分析，结果表明了风能分布模型在大规模风电场模型分析中的重要性。
由于大量异步发电机并列运行模型的仿真会极大的浪费仿真时间，因此，本文提出了风电场电气部分参数的等值模型，并以三机系统为例，用Simulink仿真工具箱验证其有效性。
综合风能分布模型和电气等值算法，本文提出了风电场仿真分析的流程图。
基于上述模型，本文对风电场—无穷大系统进行了简单的仿真分析，主要包括小干扰稳定分析，风电场的并网、负荷扰动以及联络线故障时的暂态分析。
基于PLC的蓄电池充放电控制系统设计
基于PLC的蓄电池充放电控制系统设计1 控制要求（1）能够以四种不同方式给蓄电池充电：a）全充电：充电方式及参数见表1；b) 平常充电：与全充电前五个阶段相同，只是第六个阶段只需检测到过度电压在2.38～2.44 V 之间即可停止充电，不再需要稳定2h；c) 补充充电：以200A/h 给蓄电池充电，当检测到过度电压在2.38～2.44 V 之间后稳定2h 即可停止充电；d) 再充电：以200A/h 给蓄电池充电，当检测到过度电压在2.38～2.44 V 之间后稳定4h 即可停止充电。
（2）根据具体使用情况在触摸屏上设定不同的放电时率和放电电流，当检测到蓄电池的电压不大于终止电压时停止放电。
具体设定放电时率和放电电流见表2.（3）有手动、自动操作功能，可相互切换。
2 硬件设计和工作原理（1）系统组成：主要由S7-200 系列PLC、模拟量扩展模块（4 输入，1 输出）、触摸屏、调压吸收板、平衡电抗器、整流管、霍尔传感器、分流器、三相交流模块、稳流板、大功率变压器、放电单元等组成。
（2）主要器件功能简介：三相交流模块由六只晶闸管构成，采用数字移相控制电路使触发准确可靠，再通过外围控制电路改变其导通角，即可获得所需的电压。
它的工作原理是利用放在磁场中的霍尔元件产生感应电压的霍尔效应，将电流、电压转换为电信号。
电压反馈与电流反馈采用两套独立电路，互不影响，并且可通过外加电平实现自动转换。
霍尔传感器的优点是转换系数高，有电气隔离作用，响应速度快，使设定电压（0～10V）与输出电压与电流成较好的线性对应关系（非线性度不大于5%），克服了晶闸管移相角度与输出电压非线性的缺点。
而且还缩短了控制电路与移相电路、主电路的信号传输距离，有效降低了外部干扰，从而提高了三相交流模块的控制精度（晶闸管控制曲线上线性度较好的范围内，恒压在100V～350V，恒流约在35%～75%最大设定电流，稳压精度在0.5%，稳流精度在1%之内，在线性度较差的范围内，稳压精度不大于1%，稳流精度不大于2%）对提高整机性能有很大好处。
基于MATLABSimulink的电池充放电及均衡虚拟实验系统
·实验技术·基于MATLAB/Simulink 的电池充放电及均衡虚拟实验系统赵慧勇（湖北汽车工业学院 汽车工程学院，十堰 442002）摘要：为了降低实验成本，该文采用MATLAB/Simulink 软件设计了电池组充放电及均衡的虚拟实验系统。
该系统由GUI 界面、Simulink/Simscape 元件组成的仿真模型组成，具有充电、放电、均衡等多种仿真模式，可通过弹出式菜单选择指定模式进行仿真分析，并以曲线的形式显示仿真结果。
系统GUI 界面操作简单，便于学生熟悉电池的充放电特性；Simulink 仿真模型为学生进行均衡设计及算法学习提供实例，有助于提高学生的电池管理系统综合设计能力。
基于该系统，可设计电池充放电虚拟仿真实验、电池均衡虚拟仿真实验两个实验项目，帮助其了解电池特性，熟悉电池均衡方法。
关 键 词：电池；仿真模型；虚拟实验；Simulink中图分类号：TP391.9; TM911.3 文献标志码：A DOI: 10.12179/1672-4550.20190463Virtual Experiment System of Battery Charging and Discharging andBalance Based on MATLAB/SimulinkZHAO Huiyong（School of Automotive Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002, China ）Abstract: To reduce the experiment cost, a virtual experiment system for battery charging, discharging and equalization is designed using the MATLAB/Simulink software. Consisting of simulation models that are comprised of the GUI (Graphical User Interface) and Simulink/Simscape components, the system has numerous simulation modes, such as charging, discharging and equalization. Simulation analysis can be conducted by choosing designated model through the pop-up menu, and the simulation results are displayed in the form of curves. The GUI is easy to operate, so that students may be familiar with the charging and discharging characteristics of batteries. The Simulink simulation model provides students with examples of balanced design and algorithm learning, which is conducive to improving their integrated design ability of the battery management system. Two experimental projects of battery charging and discharging virtual simulation experiment and battery equalization virtual simulation experiment designed based on this system can improve students' understanding of the characteristics and equalization methods of the battery.Key words: battery; simulation model; virtual experiment; Simulink为应对能源危机与环境污染问题，国家自“十五”以来一直大力发展以电动汽车为主的新能源汽车[1]。
风光互补发电系统逆变器的研究及充放电控制方法
风光互补发电系统逆变器的研究及充放电控制方法作者：赵庆峰王展旭来源：《电子世界》2011年第24期【摘要】由于太阳能和风能在时间上和地域上的互补性，本文构建了一种风光互补发电系统并介绍了其中的硬件结构、工作原理以及充放电控制的设计方法，并对其中的关键技术：如最大功率点的选取、逆变器的设计以及三段式充电的流程等详加阐述。
【关键词】风光互补；逆变系统；分段充电1.前言随着石油、煤炭等传统能源的日益枯竭，太阳能、风能等可再生能源的开发和利用成为研究热点。
太阳能和风能是目前全球在新能源利用方面技术最成熟、最具规模化的行业，事实上无论是风电还是光伏发电，都有各自的缺点，稳定性差、能量密度低常受天气影响无法连续供电，如果两者结合在一起，能量同时处于较低值的几率就要小的多，可最大限度地开发和利用可再生能源。
太阳能发电和风力发电两者互补性的结合实现了两种新能源在自然资源的配置方面、技术方案的整合方面、价格与性能的对比方面达到了对新能源综合利用的最合理的要求。
一般小型户用风光互补独立电源系统由太阳能发电系统、风力发电系统、逆交变储电系统，充放电控制系统构成。
逆变器是可再生能源并网发电中的关键设备，因此，研究开发高性能的逆变器具有重要的现实意义。
2.系统的总体设计一套完善的风光互补发电系统主要包括发电部分、控制部分、负载部分、蓄电池和泄荷器等。
各部分受风光互补控制器控制，为离网型独立电源。
如图1所示，逆变系统是整个风光互补发系统的重要组成部分，也是技术的关键所在。
该部分的主要设计内容包括：主回路拓扑结构的选择与优化，主开关元件的计算与选取，滤波、变压器的参数设计，控制波形发生器的设计，功率开关管隔离驱动电路的设计，辅助开关电源的设计和各种检测保护电路的设计等等；泄荷器的作用是：当蓄电池已充满，系统发电量大于负载用电量时，即发电量过剩时，为防止蓄电池过充以及确保逆变器正常工作，充电电路应受控接通泄荷器，将多余的电能通过泄荷器消耗掉，充电和泄荷的转换是通过智能充放电控制器实现的。
小型开关磁阻风电系统优化仿真研究
Ｄ ／ Ｃ电路 ， ＣＤ 可把 蓄电池 的输 出进 一步 转换为 交流 电或 直 流 ２ Ｖ １Ｖ； ４ ／ ２ 增加的 Ｂ ｏｔ Ｃ Ａ ｏｓ Ｄ ／ Ｃ逆变器把 开关磁 阻发电机 发 出的 电能直接逆变为单相 ２ ０ ２ Ｖ交流电。③蓄 电池及控制 器： 蓄电池 充电放电控制及 Ｂ ｏｔ Ｃ Ａ ｏｓ Ｄ ／ Ｃ逆变器启停 等功能 的实现均 由控制器完成 。风况好时 ， 开关磁 阻发 电机输 出功
～
ｓａ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ｓｅ ｔ ｂｉｈ ｄ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｓｏ ｅ ｓ ｂ ｙ ｔ ｍ ｒ ｔｇ ｎ ｅ ｒｗａ ｓａ ｌ ｅ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ｔｓ ｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｆｔ ｕ ｓ ｓｅ ａｅ ｔ ｓ ｏ ｓ ｈ ａｃ ｍ ｈ
ｂ ｔ ｒ ｎ ｈ ｕ ｌ ｙ ｏ ｕ ｐ ｔｉ ｇ ｏ ．Ｉ ｄ ｍｏ ｓｒｔ ｓｔ ｅ ｆａ ｉｉ ｔ ａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｔ ｌ ｂｌ ｙ ｏ ｈ ｔ ｏ ． ｅｔ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｑ ａｉ ｆ ｅ ｔ ＡＣ ｏ ｔ ｕ ｓ ｏ ｄ ｔ ｅ ｎ ｔａｅ ｈ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｎ ａ ｙ ｃ ｎｒ ｌ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｏａ ｉ
率大于负载功率 时， 输出的 电能直 接经 Ｂ ｏｔ Ｃ Ａ ｏｓ Ｄ ／ Ｃ给负载
供 电， 的电能传输 给蓄 电池将 能量储 存起来 ； 出功率 多余 输
大于零且负载断 开时 ， 出的 电能给蓄 电池充 电以将能量储 发
存起来 。风况差 时 ， 开关磁阻发 电机输 出功率 小于负载功率
供一定 量的用电需求 ， 要在 一定 程度 上起缓 冲器 的作 用。 还 但 蓄电池的费用较 高 ， 占到整 个发 电系 统初期 投资 的一 半 ； 且相 比风力 发电机及控制装置等 ， 电池是 整个风力 发电系 蓄 统 中最易损耗的环节 。 针对上述问题 ， 本文 提 出小 型 开关磁 阻风 力发 电系 统 ， 在 传统发 电系统结构 的基 础上 ， 加不 经蓄 电池 ， 增 直接 与开 关 磁阻发 电机相连接 的两 级式 逆变 器 ， 风况好 时 ， 开关磁 把 阻发电机发 出的直流 电直接逆变成 交流 电， 可减轻 蓄 电池 的
动力电池组的充放电控制策略研究
动力电池组的充放电控制策略研究摘要：随着电动汽车的快速发展，动力电池组的充放电控制策略变得越发重要。
合理的充放电控制策略不仅能提高电动汽车的续航里程，还能延长电池组的寿命。
本文主要研究了动力电池组充放电的主要控制策略，包括SOC均衡控制、电流限制控制、温度控制和安全保护策略等。
1. 引言电动汽车作为一种清洁能源汽车，对节能减排和环境保护具有重要意义。
动力电池组是电动汽车的核心部件之一，其性能和控制策略的优化将直接影响电动汽车的性能和使用寿命。
2. SOC均衡控制SOC（State of Charge）是指电池组的电量状态，SOC均衡控制策略是通过控制电池组内每个单体电池的充放电程度来实现电池组SOC的均衡。
常用的SOC均衡控制策略有被动均衡和主动均衡两种方式。
被动均衡通过调整电池组的并联电阻，使得电压较高的电池单体电流减小，电压较低的电池单体电流增大，从而达到均衡SOC的目的。
主动均衡通过使用分流电路，将电池组中电压较高的单体电池电量转移到电压较低的单体电池上，实现SOC的均衡控制。
3. 电流限制控制电流限制控制策略是为了保护动力电池组，在充电和放电过程中限制动力电池组的电流，防止其超过安全范围。
在充电过程中，电流限制策略可以根据动力电池组的SOC和温度状态，动态调整充电电流，保证安全和充电效率的平衡。
在放电过程中，电流限制策略可以根据动力电池组的SOC和负荷需求，动态调整放电电流，保障动力电池组的安全和续航里程。
4. 温度控制温度是影响动力电池组性能和寿命的重要因素之一。
过高的温度会导致电池内部化学反应过剧烈，从而降低电池寿命，过低的温度会导致动力电池组的电化学反应速率降低，影响电池的性能。
因此，温度控制是动力电池组控制中的一个重要环节。
温度控制策略可以通过冷却系统和加热系统来实现，在充电和放电过程中根据动力电池组的温度情况调节冷却或加热的强度，从而保持动力电池组的温度在安全范围内。
5. 安全保护策略动力电池组的安全性是电动汽车行驶过程中最重要的考虑因素之一。
农村小型风力发电系统的fuzzy-pid控制仿真研究
2012年7月农机化研究第7期农村小型风力发电系统的Fuzzy—PI D控制仿真研究余战波，张云J(重庆三峡职业学院自动化与信息工程系，重庆404155)摘要：为了更好地解决农村新能源的问题．针对农村中使用的小型风力发电系统模型建立了采用Fuzzy—PI D 的控制系统，并在此基础上对各模块和整体进行了仿真分析。
仿真分析表明，采用Fuzz y—PI D最佳转矩控制可使系统保持最佳转矩运行，而且动态响应快、跟随性好、无震荡现象，为小型风力发电在农村中的更好应用提供了理论支撑。
关键词：小型风电系统；农村新能源；Fuz zy-P1D控制；仿真分析中图分类号：TK阳文献标识码：A文章编号：1003—188X(2012)07—0236—050引言随着世界性能源危机的加剧和全球环境和污染加剧，尤其我国作为一个农业大国，农业农村的节能减排至关重要…。
国务院关于“积极发展现代农业，扎实推进社会主义新农村建设的若干意见”中明确指出，加快发展清洁能源，在适宜地区积极发展秸秆气化和太阳能、风力等清洁能源旧J。
风能是一种清洁可再生能源，其开发利用成本也日趋降低，因此风能成为农村新能源的重要组成部分一。
7J。
风能是低密度能源，具有不稳定和随机性的特点，而传统的PI D控制要求系统模型参数是非时变的，应用到时变系统时，性能就会变差甚至不稳定¨。
因此，寻求新的系统控制方法便成为开发利用风能的首要任务。
至今为止也提出了许多风力发电系统的控制方式，如基于M PPT的变速恒频双馈风力发电控制和基于遗传算法的风电场控制等一“…。
本文在建立发电机为永磁电机的农村小型风力发电系统模型的基础上，控制系统采用传统P I D控制与模糊算法相结合的Fuzzy—PID控制，通过M at l ab软件建立了各模块及整体的仿真模型，并进行了传统PI D 控制与Fuzz y—PI D控制的比较。
1小型风力发电系统的数学模型本文研究的小型风力机系统是应用于离网环境的。
直驱式风力发电系统的控制及仿真设计-----开题报告
直驱式风力发电系统的控制及仿真设计-----开题报告一、选题的目的及研究意义目的：随着电力工业的飞速发展和对供电的需求，利用新能源发电日益受到人们的关注，风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具开发规模条件和商业化发展前景的发电方式之一。
世界上很多国家已经充分认识到风电在能源结构恶和缓解环境污染等方面的重要性，对风电的综合开发给予了高度的重视。
本次选题正是了解到发电系统的新趋势和国家节能减排的计划，对风力发电的研究产生了浓厚的兴趣。
为了对风力发电系统的控制深入学习，熟悉一些控制电路的实现方法，掌握一种仿真软件并且较好的应用，所以选择了直驱式风力发电系统的控制及仿真这个题目。
研究意义：风力发电在中国的兴起有着极其深刻的背景。
首先，从我国的能源形势来看，有大规模利用风能的必要。
中国能源资源总量比较丰富，但人均相对不足，再过四十年，我国的煤炭开采将越来越困难，石油天然气预计再过八十年也将枯竭。
但是，我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。
根据全国900多个气象站陆地上离地10米高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100w/㎡,风能资源总储量约为32.26亿千瓦，可开发利用的陆地上风能储量有2.35亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，共计约十亿千瓦。
如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。
因此，研发具有自主知识产权的风力发电系统对我国当前意义重大：（1）实现能源多元化，调整我国当前的能源结构。
根据国家发改委的长期产业规划，中国的风电装机规划为2005年完成100万千瓦，2010年完成500万千瓦，2015年完成1000万千瓦，2020年完成3000万千瓦，届时风电装机占全国电力装机的2%。
因此，风力发电作为成熟技术的优势对缓解我国电能紧张、改善我国能源结构的调整有重要作用。
三种风力发电机组的建模与仿真
近年来风能的开发利用已得到世界各国的高度 重视 ,技术和设备的发展很快 ,风力发电机组由最初 的恒速恒频型发展到变速恒频型 ,发电效率有了显 著提高 。恒速恒频型发电机组以异步发电机为代 表 ,目前我国的风电场多采用此种发电机[1] ,其主要 优点是结构简单 、成本低 、过载能力强以及运行可靠 性高 ,但是发电机的功率因数较低 ,因此一般要在输 出端安装可投切的并联电容器组提供无功补偿 。
由于恒速恒频型发电机组的异步机是国内当前 各风电场的主流机型 ,而国内近年引入的技术又以 变速恒频风力发电机组为主 ,因此本文主要针对上 述风力发电机组的模型进行了仿真和研究 ,分别建 立了异步感应电机 、双馈感应式电机以及永磁同步 电机这 3 种主要电机类型的单机无穷大系统风电场 仿真模型 ,并分别在各种不同的模拟风速情况下对 各个模型进行仿真分析 ,最后将它们在风速扰动情 况下的响应特性进行比较 。
机组所特有的变频器模型及其控制实现方法进行了 具体的阐述 。目前风电机组的变频器多采用 PWM 控制的交直交形式 ,且关于模型和控制的研究也多 限于考虑变流器逆变部分的控制作用 ,而文献[ 5 ]则 完善了整流部分的控制作用 ,描述了功率单向流动 的 PWM 控制的电压源交 - 直 - 交变频器和一台小 型双馈感应发电机装置 ,阐述了该装置中变频器的 控制机理和相应控制结构的设计 ,提出了适合于风 力发电系统的变频器和双馈电机简化数学模型和控 制策略的设计方案 ;文献 [ 6 ]和 [ 7 ]针对发电机电气 部分和风力机桨距角的控制器提出了相应的设计实 现和控制策略 。其设计主要采用 PI 控制器 ,目前也 提出了模糊或自适应控制器 ,而控制策略的分析则 根据风速的变化 ,以最大效率利用风能为目的 ,为优
蓄电池组串联放电均衡控制实验研究
48.Antoni Szumanowski.陈清泉.孙逢春混合电动车辆基础 2001
49.James P Batteries and Charge Control in Stand-Alone Photovoltaic Systems---Fundamentals and Application 1997
速度r都已接近实用化的程度,因而给神经网络应用的发展以极大的推动。由于舰载武器系统,需选用具有在线学习功能的神择劂络芯片,即将网络训练所需的反馈电路及权值存储、计算和修正电路都集成在了,一个芯片,因而可实现全硬件的、具有自学习能力的神经网络系统,也可以说,这是一种具有自适应能力的神经网络。
(1)建立小同状态(好、中、差)电池单体的模型,其中包括电池输入输H5参
数的选择,模型建立方法的选择,好、中和差电池放电特性差别的分析;
(2)均衡控制系统中电池比较方式的确定。由于实际电动车的串联电池组是有
19.闻新.周露.王丹力.熊晓英MATLAB神经网络应用设计 2000
20.飞思科技产品研发中心Matlab6.5辅助神经网络分析与设计 2003
21.焦李成神经网络的应用与实现 1993
22.J Park.I W Sandberg Universal Approximation Using Radial Basis Function Network 1991
6.2.2电池状态的判断
均衡放电控制系统首先要讨论
的问题就是检测出电池的状态,只
有检测和区分开不同状态的电池,
才能够进一一步讨论它们的放电特
性、建立它们的模型并进行并联补
流均衡控制。这里的状态是指电池
风电实验报告-风力发电机组的建模与仿真
实验一 ：风力发电机组的建模与仿真XX ：樊姗 __031240521一、实验目的:1掌握风力发电机组的数学模型2掌握在MATLAB/Simulink 环境下对风力发电机组的建模、仿真与分析；二、实验内容:对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。
三、实验原理：自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。
本课题不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速b V 、阵风风速g V 、渐变风速 r V 和噪声风速n V 。
即模拟风速的模型为：n r g b V V V V V +++= （1-1）（1）基本风速在风力机正常运行过程中一直存在，基本反映了风电场平均风速的变化。
一般认为，基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定，且其不随时间变化，因而取为常数（2）阵风用来描述风速突然变化的特点，其在该段时间内具有余弦特性，其具体数学公式为：⎪⎩⎪⎨⎧=00cos v g V gg g g g g T t t T t t t t t +>+<<<1111 （1-2）式中：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=)(2cos 121max cos g g g T t T t G v π （1-3） t 为时间，单位 s ；T 为阵风的周期，单位 s ；cos v ，g V 为阵风风速，单位m /s ；g t 1为阵风开始时间，单位 s ；max G 为阵风的最大值，单位 m/s 。
（3）渐变风用来描述风速缓慢变化的特点，其具体数学公式如下：⎪⎩⎪⎨⎧=00v ramp r V r r r r t t t t t t t 2211><<< （1-4）式中：⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=r r rramp tt t t R v 212max 1 （1-5） r t 1为渐变风开始时间，单位 s ；r t 2为渐变风终止时间，单位 s ；r V ，ramp v 为不同时刻渐变风风速，单位 m/s ；max R 为渐变风的最大值，单位 m/s 。
小型风光互补发电系统控制器MPPT的研究
电气传动２００９年第３９卷第５期Ｅｌ，ＥＣＴＲＩＣＤＲＴｖＥ２００９Ｖ０１．３９Ｎｏ．５小型风光互补ＭＰＰＴ控制的研究王群京，王涛，李国丽（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９）摘要：为提高小型风光互补发电系统的效率，增强系统的稳定性，使发电系统的性能得到优化．将最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）控制策略应用到小型风光互补发电系统中，此控制策略可以跟踪蓄电池的最大充电功率，最大程度地利用风能和太阳能，并对蓄电池充电控制方案分段优化，对蓄电池快速合理充电，实现小型风光互补发电系统的智能化控制。
关键词：风光互补｛最大功率点跟踪；蓄电池中图分类号：ＴＭ６１４，ＴＭ６１５文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭＰＰＴｆｏｒＳｍａｌｌ・－ｓｃａｌｅＨｙｂｒｉｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ・－ｗｉｎｄＳｙｓｔｅｍＷＡＮＧＱｕｎ－ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧＴａｏ，ＬＩＧｕｏ－ｌｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，ＡｎｈｕｉｔＣｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｍａｌｌ—ｓｃａｌｅｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ－ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｂｅｕｓｅｄｔＯｔｒａｃｋｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｍａｘｉｍｕｍｕｓｅｏｆｗｉｎｄａｎｄｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ・ｗｉｎｄｔｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）；ｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙ目前小型风光互补发电系统功能还不够完善，由于成本要求，较少采用最大功率控制，蓄电池的充电控制方案也较少。
基于MWorks的定速风力发电系统建模与仿真研究
基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目 (61603139) ;
2017 年度上海市大学生创新创业训练计划资助项
目 (817083 )
统图方法，面对对象的方法等问。本文采用 MWorks软件，
结合面向物理对象的建模方法，建立定速风力发电系统
V='缸 '+vg+v ，+V n 0
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I 17 网址 WWW.] 电邮 hrbengineer@163 ， com 2018 年第 7 期
机械工程师
MECHБайду номын сангаасNICAL ENGINEER
Abstract: The modeling and simulation of wind power generation systems is the key to understand the principles off
wind power generation sys剖tem吕 and optimi垃zing the design, manufacture and operation of wind turbines. In this paper,
Keywords: wind power system; MWorks; constant speed; modeling and simulation
。引言 风能存在于地球上的每个角落，是取之不尽、用之不
竭、洁净无污染的可再生能源。近年来，我国的风能利用 得到快速发展，根据全球风能理事会发布的数据， 2016年 中国风电新增装机量为 23370 MW ，继续大幅领先风电 新增装机和累计装机量，名列全球第一 [1] 。
一种新型电力系统蓄电池放电装置的设计
维普资讯
第３ 卷 第 １ ５ ４期
２０ ０７年 ７ １ 月 ６日
继 电 器
ＲＥＬＡＹ
、０ － ５ＮＯ １ ，ｌ ．４ ３
Ｊ ｙ １ ，２ ０７ ｕｌ ６ ０
一
种新型 电力系统蓄 电池放 电装置 的设计
蔡子亮 ，马俊朋
（ 昌学院 ，河 南 许 昌 ４ １ ０ ） 许 ６ ０ ０
ｄｅａｌ ｔ ｉ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｏ ａ ｅ ｂ ｔ ｒ ｉｃ ａ ｇ ； Ｐ Ｍ ； ｉ ｖ ｒｅ ； Ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｒ ｇ ａｔ ｙ ｄ ｓ ｈ ｅ ｅ ｒ Ｗ ｎｅ ｒ ｔ ＧＢＴ
中图分类号： Ｔ １ Ｍ９ ２
文献标识码 ： ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文章编号： １０ —８ ７２０ ）４０ ３ ．４ ０ ３４ ９ （０ ７１．０ ８０
关键词 ：蓄 电池放 电； Ｐ ＷＭ； 逆 变； Ｉ Ｔ ＧＢ
Ａ ｗ ｙ ｓ ｈａ ｇ ｖ ｃ ｓｇｎ ｄ ｆ ｒｓ ｏ ａ ｅｂａ ｔ ｒ ｎ ｌ ｃ ｒ ｃｓ ｓ ｅ ｎｅ ｔ ｐｅｄｉｃ ｒ ｅ ｄｅ ｉ ｅｄｅ ｉ ｅ ｏ ｔ ｒ ｇ ｔｅ ｙｉ ｅｅ ｔ ｉ ｙ ｔ ｍ
摘要： 电力系统发 电厂和变电所内， 电池组性能好坏， 大程度 决定 了直流操作 电源的可 靠性 ， 在 蓄 很 合理使用和维护蓄电池 ， 使之保持在 良好的运行 状态， 这是延长蓄电池寿命和提 高直流操作 电源可靠性的关键 在分析 了电力 系统蓄电池放 电重要性
小型风力发电机控制器设计
电子设计竞赛教程考试(设计报告)题目：小型风力发电机控制器设计摘要现有的小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整的系统功率控制等问题。
因此提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命对小型风力发电有着重要意义。
本设计的目的是在分析现有的小型风力发电系统的基础上，设计简单、高效、高可靠性的风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。
本设计以单片机8051的加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。
减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波。
合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。
保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。
综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。
关键词：发电机整流锂电池环保目录一绪论 (1)二小型风力发电系统原理 (2)2.1 风力发电系统组成 (2)2.2 风电系统的运行特点 (2)2.3 电能变换单元和控制单元 (4)2.3.1 整流器 (4)2.3.2 DC/DC 变换器 (5)2.4 锂电池 (5)2.4.1 锂电池的介绍 (5)2.4.2 锂电池的种类 (6)2.4.3 锂电池的充电方法 (6)三小型风力发电机控制器的设计 (8)3.1 电机的选择 (8)3.1.1 手摇发电机 (8)3.1.2 电机特性曲线 (9)3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2） (11)3.2.1 产品介绍 (11)3.2.2 单片机STC12C5A60S2的特点 (11)四流程图和电路图 (14)4.1流程图和控制原理图 (14)4.2 显示屏 (18)4.3 锂电池选择 (20)4.4 检测电路 (21)4.4.1 电压检测 (21)4.4.2 电流检测 (22)五调试 (22)六结语 (24)一绪论随着现代工业的发展和社会的进步，人们对供电持续性和供电量的要求也越来越高。
小型风电系统蓄电池智能充电器的设计
小型风电系统蓄电池智能充电器的设计肖成;闫晓金【摘要】With an in-depth analysis of the conventional battery charging method and technical requirements of lead-acid battery in small wind power system, a three-stage intelligent charger oriented based onSG3525A was designed. Its main circuit was the push- pull isolation convert structure and the charge strategy was the three-stage approach of constant current, constant voltage and trickle charge to achieve the different stages of battery charging requirements. The experiment results showed that the charger could adapt to a wide range voltage of charging requests and achieve real-time monitoring charge state and status display besides protecting over-volt- age and over-current.%在深入分析了小型风力发电系统对蓄电池的充电要求和蓄电池常规充电方式的基础上，设计了基于ATmega16和SG3525A的四段式智能充电器，其主电路采用推挽隔离变换结构，充电策略采用激活、恒流、恒压、涓流的四段式充电方法，实现了蓄电池在不同阶段下的充电要求。
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中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)第30卷第3期 J OURNAL OF THE GRADUAT ES VOL 30 3 2009 S UN YAT SEN UN I VER SITY(NATU RA L SC I ENCES、M ED I C I N E) 2009小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究*李 钧(中山大学信息科学与技术学院,广州510006)内容提要!本文对风力发电系统中的蓄电池组数学模型进行了研究,基于MATLAB/S i m u li n k平台建立了蓄电池组的仿真模型并进行了改进;对蓄电池组充放电控制算法进行了理论研究和比较,提出了三段恒流充电控制和基于安培小时法的放电深度控制的蓄电池组充放电控制策略并进行了算法设计;在搭建完风力发电系统整体模型的基础上进行了仿真研究,验证了本文所搭建仿真模型的正确性以及所设计控制算法的正确性和有效性。
关键词!风力发电;蓄电池;MATLAB/S i m u li n k;分段恒流充电;放电深度控制1 引言小型风力发电系统的控制部分主要包括MPPT(最大功率点跟踪,M ax i m um Po w er Po intT rack i n g)控制[1]和蓄电池充放电控制两个方面,其中,后者在小型风力发电系统控制中占有更为重要的地位。
风力发电系统运行环境十分恶劣,风速的剧烈变化会引起能量供给和需求的不平衡以及供电电压的不稳定,为了保证风力发电系统供电的连续性和稳定性,通常会配置蓄电池作为储能装置,其性能好坏及寿命长短对于风力发电系统的安全稳定运行具有十分重大的意义。
目前使用的铅蓄电池均不是为新能源发电系统专门设计的[2],其主要缺点是耐过充电和过放电能力较差。
风能发电随机性强,稳定性差,在发电系统中很难保证对蓄电池有规律地充放电。
因此,在风力发电系统中,如果对运行中的蓄电池充放电的控制和保护方法不得当,极易造成蓄电他的损坏。
另外,在小型风力发电系统中,蓄电池的投资*收稿日期:2009-09-17作者简介:李钧,男,1983年生,广西柳州人,中山大学信息科学与技术学院2009级检测技术与自动化装置专业硕士研究生,研究方向为电力电子,联系方式j unlee617@163 co m。
小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究占总系统投资的24~46%[3]。
如此高的投资比例也可以看出蓄电池使用寿命的长短直接影响发电系统供电的稳定性、系统维护经费的再投入和整个系统的发电成本。
因此,蓄电池充放电控制与过充电和过放电保护是小型风力发电系统运行控制的主要部分。
换言之,整个小型风力发电系统的运行控制围绕蓄电池的有效充放电控制与保护进行。
2 小型风力发电系统的基本结构本文研究的小型风力发电系统由小型风力机、交流发电机(三相永磁同步交流发电机)、三相不可控整流桥、Boost变换器、单相并网逆变器、滤波器、直流调压负载和本地用户负载等几部分组成[4],其系统结构框图如图1所示。
图1 小型风力发电系统及其控制部分结构示意图小型风力发电系统控制器主要包括两个部分:1)风能最大功率点跟踪(MPPT)最大功率追踪控制是一种通过调节电气模块的工作状态,使风力发电机能够输出更多电能的电气系统[5],其作用就类似于汽车换档的作用。
本文采用Boost升压电路,通过控制功率开关管的占空比,就可以达到电阻匹配的目的,从而使得风力机总是输出最大功率。
常用的最大功率捕捉的办法有三种:风速跟踪控制算法、转速反馈控制算法、功率扰动控制算法。
这三种方法跟踪原理不相同,跟踪效果也有差异,详细比较可见参考文献[6]。
2)蓄电池充放电控制蓄电池充放电控制是小型风力发电系统中极其重要的一环,因而也是本文要讨论的重点,在本文余下部分中将对其展开详细讨论。
3 风力发电的蓄电池储能系统目前,阀控密封铅酸蓄电池(V alve Regulated Lead A cid,VRLA)以其体积小、价91中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二∀∀九年第三期格低廉、性能可靠、安全性高,污染小、维护性能好等优点,且技术上又不断进步和完善,在风力发电系统中获得大量应用。
影响蓄电池寿命的主要因素如下:1)充电电压:在对蓄电池充电过程中,需要对充电电压有所监视,若检测到蓄电池端电压超过某一电压值(具体可参见蓄电池厂家所提供的参数),说明蓄电池内部很可能已经发生了析气反应,造成加速活性物质脱落,损坏极板。
此时应当立即停止充电,以防止对蓄电池的过充电。
2)放电深度:蓄电池循环寿命与蓄电池的放电深度有着直接的关系,随着放电深度的增加,导致极板逐渐#硫化∃,充放电可循环的次数将减少,两者呈负相关关系。
4 小型风力发电系统的蓄电池组建模研究目前,铅酸蓄电池建模工作主要集中在以下几个方面:基本原理模型、等效电路模型、#黑箱∃模型、自适应结构模型等,其各自特点可见文献[7]。
其中,等效电路模型以其简单直观的形式以及便于建模等优点成为电气工程领域内被广泛运用的一种模型。
根据应用领域的不同,等效电路模型也有多种不同的电路形式,典型的有初等模型、Theven i n 电池模型、Shepherd 模型、M assi m o Ceraolo 动态模型等,各自的基本模型、改进模型的模型结构、适用范围、以及误差情况可见文献[7-9]。
由于本文只要求模型的输出电压对于蓄电池充电电流的响应能够大致符合经典实验曲线即可,对蓄电池模型参数精度的要求不高,因此在对上述模型进行比较后,选取Theven i n 电池模型作为风力发电系统蓄电池组的模型。
其基本模型如图2。
图2 T hevenin 电池模型C 0代表平行极板之间的电容,R 0代表极板与电解液之间的非线性接触电阻。
取电容C 0两端的电压u c 为状态变量,根据电路定律可得到:r %C 0du c d t +(1+r R 0)u c =U 0-E 0(1)但是在仿真的过程中,发现该模型在对于恒流充电的电压响应上,波形变化较平缓,而充电电压又是作为电流分段的依据,故本文将在原有模型基础上串联一个与蓄电池SOC 有关的电压分量,即K &SOC 分量,其中K 为待定常数,将在具体模型搭建完成之后根据输出波形进行确定。
92小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究数学模型如下:U 0-E 0=r %C 0du c dt +1+r R 0u c +K %SOC (2)等效电路图如图3所示。
图3 本文采取的蓄电池模型等效电路图5 充电控制算法对铅酸蓄电池的充电方法有很多,包括恒流充电、恒压充电、两阶段充电、快速充电、智能充电、均衡充电等方法。
各自的特点比较见文献[10-13]。
经过对上述充电方法优缺点的比较,本文将采用文献[14]中所提到的一种改进恒流充电法∋∋∋分段恒流充电法。
分段恒流充电就是在每一个分段内以恒定的电流对蓄电池进行充电,并且电流整定值逐段减小。
分段恒流充电是根据#马斯理论∃[15]关于蓄电池对充电电流的接受能力的描述而提出的,该方法能抑制正极板活性物质的软化和负极板活性物质的硫酸盐化,从而延长了电池的循环寿命。
恒流充电(不分段)过程中电池电压的变化规律如图4[11]所示,分段恒流充电的电压变化曲线与图4所示曲线类似,只是在不同阶段由于充电电流的不同,电压变化率不同罢了。
图4 恒流充电过程中蓄电池端电压变化曲线93中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二∀∀九年第三期本文小型风力发电系统中所使用的直流斩波电路为Boost电路,根据这一特点可选择如下控制策略:根据自动控制原理,通过将充电电流与一个设定值进行比较,经由PI控制器对比较结果进行处理,再通过P WM发生器来对Boost电路进行控制。
虽然Boost电路作用是升高电压,并且通过调节占空比,输出电压可调;但是在小型风力发电系统中,由于有蓄电池对电压的钳位作用,在P WM发生器对占空比的调节下,输出电压变化不大;占空比变化,相当于Boost电路输出等效阻抗发生变化,这样就可以调节充电电流达到所设定的值,实现恒流充电。
本文采用三段恒流充电,可将蓄电池端电压作为判断依据,随着充电的进行,当蓄电池端电压升高到设定值时,将充电电流设定值降低一个档次;蓄电池端电压继续升高,达到下一设定值时,充电电流设定值再次下降一个档次。
这样便可实现分段恒流充电。
本文使用MATLAB/Si m u link作为仿真的工具搭建模型,全电路图如图5所示:图5 小型风力发电机整体结构电路模型图中#P OW ER∃子系统内部包括风机、发电机和整流电路,其中风机和发电机简化合并为一个三相电压源模块,整流电路根据实际情况采用三相不可控整流电路; #Boost∃为DC/DC升压斩波电路;#Current con tro l∃包括PI控制器和P WM发生器,用于对蓄电池充电电流进行反馈控制;#Stop Charg i n g∃用于计算蓄电池已充电电量,并控制蓄电池充电的停止,以便下一步对蓄电池放电深度控制算法进行实施和验证; #B atter y∃为蓄电池模型,电池电压以及电阻大小的选择参考文献[12]参数,选定蓄电池内电阻为0 5 ,极板等效电阻为0 5 ,开路电压为10V,电容参数先取为默认值,将在调试时根据输出波形来确定;#G i v en current∃依据蓄电池端电压变化,给出不同的充电电流给定值,以实现电流的分段。
本文采用典型的PI控制器结构如图6所示。
94小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究图6 P I控制器结构蓄电池充电电流和端电压波形如图7所示。
图7 蓄电池充电电流波形与端电压波形由图7可见,充电电流在Ig变化时,能够很快地调整到与Ig大小一致,并且能够幅值在达到I g大小之后保持稳定,不受蓄电池端电压的影响。
通过调试,发现各参数对波形影响情况如下:负载电阻越大,电流响应速度越快。
PI环节的比例系数越大,电流响应也越快,因为控制作用越强。
三相电压源相电压的大小对电流波形有较大影响,电压越大,由于系统阻抗基本不变,输送给系统的能量也会越大,则电流的衰减也会变缓。
Boost电路中电容越大,充电电流爬升越慢,但达到设定值后震荡越小;Boost电路中电感小于一定值时,输出电压会大大降低,震荡也厉害,而且会使POW ER的输出电压降低;电感太大也会使输出电压有所降低。
综合调试后选择主要参数如下:电源相电压:27V,频率:50H z整流器滤波电容:1500 FBoost电路电感:210mH,电容:25mF蓄电池电容:0 01 F;极板等效电阻:0 5 ;蓄电池内电阻:0 595中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二∀∀九年第三期6 放电控制算法蓄电池放电的控制技术有放电电压控制法、放电电流的控制法和放电深度控制法。